Pela segunda vez em sua missão até agora, a espaçonave Solar Orbiter da ESA/NASA voou pela cauda de um cometa. Previsto com antecedência por astrônomos da University College London, no Reino Unido, a espaçonave coletou uma grande quantidade de dados científicos que agora aguardam uma análise completa.
Para uma espaçonave projetada para realizar estudos exclusivos do Sol, a Solar Orbiter também está se destacando ao explorar cometas. Por vários dias centrados em 1200-1300 UT em 17 de dezembro de 2021, a espaçonave se viu voando pela cauda do Cometa C/2021 A1 Leonard.
O encontro capturou informações sobre as partículas e o campo magnético presentes na cauda do cometa. Isso permitirá que os astrônomos estudem a maneira como o cometa interage com o vento solar, um vento variável de partículas e campo magnético que emanam do Sol e varrem o sistema solar.
A travessia havia sido prevista por Samuel Grant, um estudante de pós-graduação do Mullard Space Science Laboratory da University College London. Ele adaptou um programa de computador existente que comparava as órbitas das naves espaciais com as órbitas dos cometas para incluir os efeitos do vento solar e sua capacidade de moldar a cauda de um cometa.
“Eu o executei com o Comet Leonard e a Solar Orbiter com alguns palpites para a velocidade do vento solar. E foi aí que eu vi que, mesmo para uma ampla faixa de velocidades de vento solar, parecia que haveria uma travessia”, diz ele.
No momento da travessia, a Solar Orbiter estava relativamente perto da Terra , tendo passado em 27 de novembro de 2021 para uma manobra de assistência gravitacional que marcou o início da fase científica da missão e colocou a espaçonave no curso para sua aproximação de março de 2022 com o Sol. O núcleo do cometa estava a 44,5 milhões de quilômetros de distância, perto do planeta Vênus, mas sua cauda gigante se estendia pelo espaço até a órbita da Terra e além.
Até agora, a melhor detecção da cauda do cometa da Solar Orbiter veio do conjunto de instrumentos Solar Wind Analyzer (SWA). Seu sensor de íons pesados (HIS) mediu claramente átomos, íons e até moléculas que são atribuíveis ao cometa e não ao vento solar.
Os íons são átomos ou moléculas que foram despojados de um ou mais elétrons e agora carregam uma carga elétrica positiva líquida. O SWA-HIS detectou íons de oxigênio, carbono, nitrogênio molecular e moléculas de monóxido de carbono, dióxido de carbono e possivelmente água. “Por causa de sua pequena carga, esses íons são claramente de origem cometária”, diz Stefano Livi, investigador principal do SWA-HIS do Southwest Research Institute, Texas.
À medida que um cometa se move pelo espaço, ele tende a envolver o campo magnético do Sol ao seu redor. Este campo magnético está sendo carregado pelo vento solar, e o drapeado cria descontinuidades onde a polaridade do campo magnético muda bruscamente de norte para sul e vice-versa.
Os dados do instrumento magnetômetro (MAG) de fato sugerem a presença de tais estruturas de campo magnético drapeado, mas há mais análises a serem feitas para ter certeza absoluta. “Estamos no processo de investigar algumas perturbações magnéticas de menor escala vistas em nossos dados e combiná-las com medições dos sensores de partículas do Solar Orbiter para entender sua possível origem cometária”, diz Lorenzo Matteini, co-investigador do MAG do Imperial College, em Londres. .
Além dos dados de partículas, a Solar Orbiter também adquiriu imagens.
Metis é o coronógrafo multi-comprimento de onda da Solar Orbiter. Ele pode realizar observações ultravioletas que veem a emissão alfa Lyman emitida pelo hidrogênio e pode medir a polarização da luz visível. Durante os dias de 15 e 16 de dezembro capturou a cabeça distante do cometa simultaneamente em luz visível e ultravioleta. Essas imagens estão agora sendo analisadas pela equipe do instrumento. “As imagens de luz visível podem indicar a taxa na qual o cometa está ejetando poeira, enquanto as imagens ultravioleta podem fornecer a taxa de produção de água”, diz Alain Corso, co-investigador da Metis no CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Padova. , Itália.
O Solar Orbiter Heliospheric Imager (SoloHI) também capturou dados. Essas imagens mostram grandes partes da cauda de íons do cometa tiradas enquanto a própria espaçonave estava dentro da cauda. À medida que a sequência de imagens avança, mudanças na cauda podem ser vistas em resposta a variações na velocidade e direção do vento solar.
E não era apenas a Solar Orbiter que observava a travessia. A missão ESA/NASA SOHO e as espaçonaves STEREO-A e Parker Solar Probe da NASA estavam observando de longe. Isso significa que não apenas os astrônomos agora têm dados de dentro da cauda, mas também imagens contextuais dessas outras espaçonaves (veja a galeria de imagens acima).
Cruzamentos de cauda de cometa são eventos relativamente raros. Daqueles que foram detectados, a maioria foi notada somente após o evento. A missão Ulysses da ESA/NASA encontrou três caudas de cometas, incluindo a do C/1996 B2 Hyakutake em maio de 1996 e o C/2006 P1 McNaught no início de 2007) . Maio e junho de 2020, logo após o lançamento.
Enquanto as primeiras travessias foram uma surpresa, ambos os encontros do Solar Orbiter foram previstos com antecedência graças ao código de computador desenvolvido por Geraint Jones, University College London Mullard Space Science Laboratory, e estendido por Samuel.
“A grande vantagem é que, basicamente, sem nenhum esforço por parte da espaçonave, você consegue amostrar um cometa a uma distância enorme. Isso é muito empolgante”, diz Samuel, que agora está analisando dados de arquivo de outras espaçonaves à procura de cruzamentos de caudas de cometa que até agora passaram despercebidos.
O trabalho também ajuda a construir experiência para a missão Comet Interceptor da ESA , para a qual Geraint é o líder da equipe científica. A missão visitará um cometa ainda não descoberto, fazendo um sobrevoo do alvo com três naves espaciais para criar um perfil 3D de um objeto ‘dinamicamente novo’ que contém material não processado sobrevivente desde o início do Sistema Solar.
Enquanto isso, as equipes de instrumentos da Solar Orbiter estão ocupadas analisando os dados do Cometa Leonard, não apenas pelo que eles podem dizer sobre o cometa, mas também sobre o vento solar.
“Este tipo de ciência adicional é sempre uma parte excitante de uma missão espacial,” diz Daniel Müller, Cientista do Projeto da ESA para a Solar Orbiter. “Quando a travessia do cometa ATLAS foi prevista, ainda estávamos calibrando a espaçonave e seus instrumentos. Além disso, o cometa se fragmentou pouco antes de chegarmos lá. Mas com o Cometa Leonard estávamos totalmente prontos – e o cometa não se desfez.”
Em março, a Solar Orbiter fez sua passagem mais próxima do Sol ainda a uma distância de 0,32 au (aproximadamente um terço da distância Terra-Sol, ou cerca de 50 milhões de quilômetros). É uma das quase 20 passagens próximas ao Sol que ocorrerão durante a próxima década. Isso resultará em imagens e dados sem precedentes, não apenas de perto, mas também de regiões polares do Sol nunca antes vistas.
“Há muito o que esperar com a Solar Orbiter, estamos apenas começando”, diz Daniel.
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